12 Viktigste virkninger av temperatur på levende organismer

Viktigste virkninger av temperatur på levende organismer!

Temperaturen har vist seg å påvirke levende organismer på forskjellige måter, for eksempel har den betydelig rolle på cellene, morfologi, fysiologi, oppførsel, vekst, ontogenetisk utvikling og distribusjon av planter og dyr.

Noen av godt studerte effekter av temperatur på levende organismer følger:

1. Temperatur og celle:

Minimale og maksimale temperaturer har dødelige effekter på cellene og deres komponenter. Hvis for kaldt, kan celleproteiner bli ødelagt som isformer, eller når vann går tapt og elektrolytter blir konsentrert i cellene; varme koagulerer proteiner (Lewis og Taylor, 1967).

2. Temperatur og metabolisme:

De fleste metabolske aktivitetene til mikrober, planter og dyr reguleres av ulike typer enzymer, og enzymer er i sin tur påvirket av temperatur, og dermed øker temperaturen opp til en viss grense, økt enzymatisk aktivitet, noe som resulterer i økt metabolisme.

For eksempel synes aktiviteten av leveren arginase enzym på argininaminosyre å øke gradvis og gradvis, med samtidig økning i temperaturen fra 17 ° C til 48 ° C. Men en økning i temperatur over 48 ° C har vist seg å ha en negativ effekt på metabolismen av denne enzymatiske aktiviteten som senker raskt.

I planter blir absorpsjonshastigheten retardert ved lav temperatur. Fotosyntese opererer over et bredt temperaturområde. De fleste alger krever lavere temperaturområde for fotosyntese enn de høyere plantene. Andningsfrekvensen i planter øker imidlertid, med temperaturstigningen, men utover den optimale grensen høy temperatur reduserer respirasjonshastigheten. Andningshastigheten blir fordoblet (som hos dyr) ved økning på 10 ° C over den optimale temperaturen, forutsatt at andre faktorer er gunstige (Vant Hoffs lov).

Imidlertid er optimal temperatur for fotosyntese lavere enn for respirasjon. Når temperaturen faller under minimum for vekst, blir en plante dvalende, selv om respirasjon og fotosyntese kan fortsette sakte. Lavtemperaturer påvirker videre planten ved å felle proteinet i blader og ømkvoter og ved å dehydrere vevet.

3. Temperatur og reproduksjon:

Modningen av gonader, gametogenese og lib-rasjon av gameter foregår ved en bestemt temperatur som varierer fra art til art. For eksempel raser noen arter jevnt gjennom året, noen bare om sommeren eller om vinteren, mens enkelte arter har to avlstider, en om våren og andre om høsten. Således bestemmer temperaturen avlssesongene til de fleste organismer.

Temperaturen påvirker også dyrs fecunditet. Fecundity av et dyr er definert som sin reproduktive kapasitet, dvs. det totale antall unge som fødes i løpet av dyrets levetid. For eksempel ble hunnene av insektet akridid ​​Chrotogonus trachyplerus seksuelt moden ved 30 ° C og 35 ° C enn ved 25 ° C, og det høyeste antall egg per kvinne ble lagt ved temperaturer på 30 ° C. Antall egg redusert fra 243 til 190 da temperaturen ble hevet til 30-35 ° C (Grewal og Atwal, 1968).

På samme måte produserer i gresshoppesorter-Melanoplus sanguinipes og Camnula pellucida når de vokser ved 32 ° C 20-30 ganger så mange egg enn de som oppdrettes ved 22 ° C (se Ananthakrishan og Viswanathan, 1976). På den annen side viste fecunditeten til visse insekter som bomullstammen (Pempherulus affinis) å avta med en temperaturøkning over 32, 8 ° C (A Jyar og Margabandhu, 1941).

4. Temperatur og kjønn:

I enkelte dyr bestemmer miljøtemperaturen kjønnshastigheten av arten. For eksempel er kjønnsforholdet til copepoden Maerocyclops albidu funnet å være temperaturavhengig. Etter hvert som temperaturen stiger, er det en betydelig økning i antall menn. På samme måte i pestlopp, Xenopsylla cheopis, utgjorde menn unger kvinner på rotter, på dager da den gjennomsnittlige temperaturen forblir mellom 21-25 ° C. Men stillingen blir omvendt på flere kjøligere dager.

5. Temperatur og ontogenetisk utvikling:

Temperatur påvirker hastigheten og suksessen til utvikling av poikilotermiske dyr. Generelt er fullstendig utvikling av egg og larver raskere i varme temperaturer. Ørret egg, for eksempel, utvikles fire ganger raskere ved 15 ° C enn ved 5 ° C. Insektet, chironomidfly Metriocnemus hirticollis, krever 26 dager ved 20 ° C for utvikling av en full generasjon, 94 dager ved 10 ° C, 153 dager ved 6, 5 ° C og 243 dager ved 20 ° C, (Andrewartha og Birch, 1954).

Frøene til mange planter vil imidlertid ikke spire og eggene og puppene til noen insekter vil ikke luke eller utvikle seg normalt til det er avkjølt. Ørret vokser best ved 13 ° C til 16 ° C, men eggene utvikler seg best ved 8 ° C. I den vanlige skogen måleboblen Pterostichus oblongopunctatusutvikling fra egg til moden bille tar 82 dager ved 15 ° C, mens ved 25 ° C tar det bare 46 dager. I pine lappet, Dendroliniuspini utviklings- og dødelighetsgraden av ulike utviklingsstadier utføres ved temperatur.

6. Temperatur og vekst:

Vekstraten til forskjellige dyr og planter påvirkes også av temperaturen. For eksempel vokser de voksne ørretene ikke mye hjelp, vokser ikke til vannet er varmere enn 10 ° C. På østers Ostraea virginica øker kroppens lengde fra 1, 4 mm til 10, 3 mm når temperaturen økes fra 10 ° C til 20 ° C. Den gastropod Urosalpinx cinerea og sjøpølse Echinus esculcntus viser maksimal størrelse i varmere farvann. Koraller blomstrer godt i de vannet som inneholder vann under 21 ° C.

7. Temperatur og farging:

Størrelsen og fargen på dyrene er påvirket av temperaturpåvirkning. I varme fugtige klimaer bærer mange dyr som insekter, fugler og pattedyr mørkere pigmentering enn raser av enkelte arter som finnes i kjølige og tørre klima. Dette fenomenet er kjent som Gioger-regelen.

I frosken Hyla og Horned padden Phrynosoma har lave temperaturer vært kjent for å indusere mørkere. Noen reker (krepsdyrvertebrater) blir lysfarget med økende temperatur. Turgåpen Carausius har vært kjent for å bli svart ved 15 ° C og brun ved 25 ° C.

8. Temperatur og morfologi:

Temperatur påvirker også den absolutte størrelsen på et dyr og de relative egenskapene til ulike kroppsdeler (Bergmans regel). Fugler og pattedyr, for eksempel oppnå større kroppsstørrelse når de er i kalde områder enn i varme områder, og kaldere regioner har større arter. Men poikilotermene har en tendens til å være mindre i kaldere områder.

Kroppsstørrelse har spilt en betydelig rolle i tilpasning til lav temperatur fordi den har påvirket varmetapet. Ifølge Brown og Lee (1969) har større trerotter en selektiv fordel i kaldt klima, tilsynelatende fordi deres overflate til luftforhold og større isolasjon tillater dem å spare metabalisk varme. Av motsatte grunner er små-store dyr favorisert i ørkener.

Ekstremiteter av pattedyr som hale, snute, ører og andlegs er relativt kortere i kaldere deler enn i de varmere delene (Allens regjering). For eksempel forekommer forskjell i størrelsen på ørene av arktiske ræv (Alopex lagopus), rødrev (Vulpes Vulpes) og ørkenfoxen (Megalotis zerda) (figur 11.17).

Siden varmen går tapt gjennom overflaten, bidrar de små ørene til arktreven til å spare varmen. mens store ørene i ørkenreven hjelper med varmetap og fordampning. På samme måte har Gazella picticanda of Himalayas kortere ben, ører og hale enn Gazella benetti funnet i slettene til Himalaya, selv om begge er av samme kroppsstørrelse.

På samme måte har eskimoer kortere armer og ben i forhold til stammenes størrelse, noe som er relativt større enn i enhver annen moderne gruppe. Musene som er oppdrettet ved 31 ° C til 33, 5 ° C, har lengre haler enn de av samme stammen som oppdres ved 15, 5 ° C til 20 ° C. Alle disse eksemplene på Allens regel viser tydeligvis den adaptive betydningen av korte ekstremiteter for å redusere varmetap fra kroppen i kaldt klima.

Det er raser av fugler med relativt smale og mer akkumulerte vinger som forekommer i kaldere områder, mens de i varmere klima har en tendens til å være bredere (Renschs regel). Temperaturen påvirker også morfologien til visse fisk og er funnet å ha noen sammenheng med antall hvirvler (Jordons regel). Torsk som lukker av New Foundland ved en temperatur mellom 4 ° og 8 ° C har 58 ryggvirvler, mens den luker øst for Nantucket ved en temperatur mellom 10 ° og 11 ° C har 54 ryggvirvler ..

Hoveder av arktiske ræv (Alopex lagnpus), røde rev (Vulpes Vulpes) og ørkenrev (Megalot's zerda) som viser gradasjon i ørens størrelse og illustrerer Allens regel (etter Clark, 1954).

9. Temperatur og cyklomorfose:

Forholdet mellom sesongmessige endringer i temperatur og kroppsform er manifestert i et bemerkelsesverdig fenomen som kalles cyklomorfose som utvises av visse cladocerans som Daphnia i de varme sommermånedene (figur 1118). Disse krepsdyrene viser en slående variasjon i størrelsen på hjelmen eller hodeprojeksjonen mellom vinter og sommermåned (Coker, 1931).

Hjelmen utvikler seg på Daphnia-hodet om våren; Den oppnår sin maksimale størrelse om sommeren og forsvinner helt om vinteren for å gi vanlig rund form til hodet. En slik syklomorfose i form av hjelmstørrelsen viser tydelig en sammenheng med varighetsgraden av forskjellige årstider.

Disse forlengelsene av hjelmen har blitt tolket som en tilpasning som hjelper flotasjon siden oppdrift av vann blir redusert ettersom temperaturen øker (oppdriftshypotesen). Ifølge annen tolkning (dvs. stabilitetshypotesen) virker hjelmen som roret og gir større stabilitet for dyret. Foruten temperaturen, kan slik strukturell polymorfisme skyldes andre miljøfaktorer, inkludert maten.

10. Temperatur og dyreadferd:

Temperaturen påvirker generelt dyrs adferdsmønster. I temperert farvann er innflytelsen av temperatur på oppførelsen av treborere dyp. For eksempel, i vintermånedene generelt, både Martesia og Teredo forekommer i mindre tall i forhold til Bankia campanulaia hvis intensiteten av angrepet er maksimalt i vintermånedene.

Videre er fordelen oppnådd av visse kaldblodige dyr gjennom termotaks eller orientering mot en varmekilde ganske interessant. Ticks finne sine varme blod verter ved en sving reaksjon på varmen av kroppen deres. Visse slanger som rattle slang, kobberhoder og pitevipere er i stand til å oppdage pattedyr og fugler ved kroppsvarmen som forblir litt varmere enn omgivelsene.

Selv i mørket slår disse slangene på sitt bytte med en unnerving nøyaktighet, på grunn av varmestråling som kommer fra byttet. Ankomsten av kaldt vær i tempererte soner fører til at slangene spoler opp og henger sammen.

Syklomorfose i Daphnia cucullata på grunn av sesongmessig temperaturendring (etter Clarke, 1954).

11. Temperatur- og dyrefordeling:

Fordi den optimale temperaturen for gjennomføringen av de mange stadiene av livscyklusen til mange organismer varierer, stiller temperaturen en begrensning på fordelingen av arter. Generelt er rekkevidden av mange arter begrenset av den laveste kritiske temperaturen i de mest sårbare stadier av livssyklusen, vanligvis reproduksjonsfasen. Selv om den atlantiske hummeren vil leve i vann med et temperaturområde fra 0 ° til 17 ° C, vil det bare avle i vann varmere enn 11 ° C.

Hummeren kan leve og vokse i kaldere vann, men en avlspopulasjon blir aldri etablert der. Ikke bare temperaturpåvirkning på avl i den geografiske fordeling, men også temperaturpåvirkning på overlevelse (dvs. dødelig effekt av temperatur), fôring og andre biologiske aktiviteter er ansvarlige for geografisk fordeling av dyr.

Som nevnt tidligere i denne artikkelen er dyrene fra kaldere geografiske områder generelt mindre varmetolerante og mer kaldtolerante enn de dyrene fra varmere områder; for eksempel medlem av Aurelia dør en geléfisk fra Nova Scotia ved en vanntemperatur på 29-30 ° C, mens Aurelia fra Florida kan tolerere temperaturer opp til 38, 5 ° C. Dermed kan dødelig grense for temperatur regulere distribusjonsområdet for Aurelia.

Generelt kan fordelingen av grunne marine arter bli tildelt fire typer zonering. I den første typen er nordlig fordeling avhengig av termiske dødelige grenser i vintermånedene, og sørdistribusjon er avhengig av sommertemperaturgrenser. I en andre type bestemmer de termiske grensene for befolkningen Nord-Sør-fordelingen.

I den tredje typen zonering avskrekker de termiske kravene til repopulering
min poleward habitat om sommeren, og den maksimale temperaturen bestemmer ekvatorert overlevelse området. Til slutt bestemmer minimumstemperaturen for overlevelse polewardgrensen på vinteren og temperaturbegrensende gjenoppbygging bestemmer sørlig rekkevidde.

Terrestriske hvirvelløse dyr, spesielt leddyr, distribueres generelt i alle termiske miljøer hvor livet er funnet. Mange leddyr som har invadert de kaldere områdene har ett stadium i deres livssyklus som er meget motstandsdyktig overfor kulde, slik at de kan overvinne til det varmere været kommer tilbake (Salt, 1964). Fugler og pattedyr er også tilpasset å leve i nesten alle termiske miljøer.

Fordelingen av amfibier og reptiler er imidlertid begrenset til de relativt varmere termiske klimaene. Mock (1964) har listet tre faktorer som begrenser invasjonen av reptiler i kalde omgivelser: Den daglige omgivelsestemperaturen må være høy nok til å tillate aktivitet, den daglige omgivelsestemperaturen må være høy nok og lenge nok til å tillate avl og tillate voksne og unge å skaffe mat til "over-wintering" og det må være tilstrekkelige steder for dvalemodus.

12. Temperatur og fuktighet:

Differensial oppvarming av atmosfæren som skyldes temperaturvariasjon over jordens overflate, gir en rekke økologiske effekter, inkludert lokale og handelsvind og orkaner og andre stormer, men viktigere avgjør det fordelingen av nedbør.